SCADA ( supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени[1].
Главная функция SCADA-систем это создание человеко-машинного интерфейса т.е. SCADA система выступает сразу в двух ролях – в роли HMI и в роли инструмента его создания. Подсистемы, входящие в состав SCADA-системы:
драйверы или серверы ввода-вывода – программы обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами;
система реального времени – программа, которая обеспечивает обработку данных в пределах заданного времени с учетом приоритетов;
человеко-машинный интерфейс – инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им;
система логического управления – программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки;
база данных реального времени – обеспечивает хранение истории процесса;
система управления тревогами – программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером[2].
По применению SCADA-системы можно разделить на две группы:
использование методов искусственного интеллекта для решения задач поддержки и принятия решений и управления;
методы обработки и представления информации, основанные на знаниях.
В первую группу входят системы, реализующие традиционные функции мониторинга и управления процессами:
ведение базы данных реального времени;
выполнение расчетов;
графическое представление данных и параметров в виде мнемосхем, графиков, диаграмм и т.д.;
предупредительная сигнализация;
архивирование информации;
генерирование отчетов.
К данной группе относят продукты вида: RTAP/Plus (HewlettPackard), Monitrol\UX (Hilco), PMIS (Bradley-Ward), Simplicity (GE Fanuc) и т.д.
В функции систем второй группы входит интеллектуальная информационная поддержка человека-оператора при управлении процессами. К числу этих функций относятся:
ситуационный анализ состояния объекта контроля и управления;
оперативный поиск действий оператора-управленца при возникновении аномальных и критических ситуаций;
диагностика состояния технологического оборудования;
диагностика состояния технологического процесса;
логический анализ событий;
логический анализ аномальных ситуаций;
прогноз поведения процесса во времени и другие;
защита от несанкционированных технологическим регламентом действий оперативного персонала;
ведение баз данных и знаний реального времени;
ведение гипертекстовых баз эксплуатационных и регламентных знаний[3].
Примерами данных систем являются зарубежная система G2 (Gensym, США), и отечественная система «СПРИНТ-РВ» (Россия), которые включают в себя не только инструментальные средства проектирования и тестирования моделей предметной области, но и средства интеллектуальной информационной поддержки принятия решений реального времени. Системы этих двух групп могут быть взаимно-дополняемы, но если система первой группы – это основы современных систем управления, то системы, основанные на знаниях, по многим причинам используются не часто.
Одни из основных причин являются:
технология создания систем, которые основываются на знаниях, недостаточно формализована, требует привлечения высококвалифицированных специалистов по инженерии, знаний и дорогостоящих экспертов, что, в конечном счете, приводит к значительным финансовым и временным затратам. Поэтому системы этого класса создаются только тогда, когда их применение сулит очень крупные материальные выгоды;
системы, основанные на знаниях, разрабатываются, в основном, как системы, модель знаний которых не может быть полной, что не всегда позволяет включать их в состав основных средств мониторинга и управления. Они используются как информационно-консультирующие средства.
Эти проблемы могут быть решены следующим способом – при помощи мониторинга/ управления и методов систем, основанных на знаниях, должны создаваться по единой высокоавтоматизированной технологии и составлять единое целое. Такую интегрированную технологию обеспечивает система «СПРИНТ-РВ», которая реализует как традиционные функции мониторинга/управления, так и интеллектуальные технологии оперативной поддержки принятия решений.
studfiles.net
Реферат на тему:
Анимация [1]
SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет для сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте управления. В зависимости от информационной насыщенности объекта управления, SCADA является необязательной частью АСУ ТП. Данное программное обеспечение устанавливается на промышленные компьютеры и, для связи с объектом, зачастую, требует дополнительной установки OPC сервера. Программный код может быть как написан на языке программирования C++, так и сгенерирован в среде проектирования. Первый подход требует высокой квалификации программиста и значительных затрат во времени, второй подход характеризуется меньшими затратами во времени, но требует приобретения лицензионного ПО. Стоимость ПО, в свою очередь, сильно варьируется в зависимости от количества собираемой и обрабатываемой информации.
Классификация управляемых процессов:
SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:
В некоторых отраслях промышленности, существует значительная неопределенность в различиях между SCADA системами и распределенными системами управления (DCS, англ. Distributed Control System — распределённая система управления). Вообще говоря, понятие SCADA обычно применяется к системе, которая координирует, но не управляет процессами в режиме реального времени. Дискуссия по управлению в реальном времени замутнена усовершенствованием телекоммуникационных технологий. Это дает надежный, с малыми задержками, высокоскоростной обмен данными на большие расстояния. Большинство различий между SCADA и DCS установлено человеком и обычно может игнорироваться. По мере развития инфраструктуры коммуникации различия между SCADA и DCS стираются.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших областях (между промышленной установкой и потребителем). Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Первостепенные функции управления обычно ограничиваются по уровням отмены или контролирующему вмешательству. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, и установить условия сигнализации, такие как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора и отчеты об отказе оборудования (алармы или тревоги), соединенного со SCADA, по мере надобности. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть помещены в Историю, часто основанную на СУБД, для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.
Системы SCADA обычно оснащаются распределенной базой данных, часто называемой базой данной тэгов. Эта база содержит элементы данных, названные тэгами или точками. Точка представляет собой единичный ввод или вывод, значения которого контролируют или регулируют в системе. Точки могут быть или аппаратной (hard) или программной (soft). Аппаратная («hard») точка представляет собой фактический ввод или вывод в пределах системы, в то время как точка «soft» — результат математических и логических операций с другими точками. (Большинство реализаций систем снимает концептуальное различие между «soft» и «hard» точками, делая каждое свойство в выражении точкой «soft», которая может, в самом простом случае, равняться единичной аппаратной точке). Точки обычно сохраняются как пары значения-штамп_времени: значение, и штамп времени — то время, когда событие было зарегистрировано или вычислено. Серия пар значение-штамп_времени представляет собой хронологию данной точки. Также распространено сохранение дополнительных метаданных с тэгами, такими как путь до полевого устройства или регистра ПЛК, комментарии во время разработки, и сигнальная информация.
SCADA-системы решают ряд задач:
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения[2], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.
Под термином WebSCADA, как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web-технологий.
Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента.
Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы — ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet/Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP-страницей. Примерами таких SCADA систем могут служить индонезийская IntegraXor (в России продается с конца 2010г.). Однако на данном этапе развития WebSCADA еще не достигло уровня широкого промышленного внедрения, т.к. существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинтсве случаев Web интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.
wreferat.baza-referat.ru
Реферат на тему:
Анимация [1]
SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет для сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте управления. В зависимости от информационной насыщенности объекта управления, SCADA является необязательной частью АСУ ТП. Данное программное обеспечение устанавливается на промышленные компьютеры и, для связи с объектом, зачастую, требует дополнительной установки OPC сервера. Программный код может быть как написан на языке программирования C++, так и сгенерирован в среде проектирования. Первый подход требует высокой квалификации программиста и значительных затрат во времени, второй подход характеризуется меньшими затратами во времени, но требует приобретения лицензионного ПО. Стоимость ПО, в свою очередь, сильно варьируется в зависимости от количества собираемой и обрабатываемой информации.
Классификация управляемых процессов:
SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:
В некоторых отраслях промышленности, существует значительная неопределенность в различиях между SCADA системами и распределенными системами управления (DCS, англ. Distributed Control System — распределённая система управления). Вообще говоря, понятие SCADA обычно применяется к системе, которая координирует, но не управляет процессами в режиме реального времени. Дискуссия по управлению в реальном времени замутнена усовершенствованием телекоммуникационных технологий. Это дает надежный, с малыми задержками, высокоскоростной обмен данными на большие расстояния. Большинство различий между SCADA и DCS установлено человеком и обычно может игнорироваться. По мере развития инфраструктуры коммуникации различия между SCADA и DCS стираются.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших областях (между промышленной установкой и потребителем). Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Первостепенные функции управления обычно ограничиваются по уровням отмены или контролирующему вмешательству. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, и установить условия сигнализации, такие как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора и отчеты об отказе оборудования (алармы или тревоги), соединенного со SCADA, по мере надобности. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть помещены в Историю, часто основанную на СУБД, для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.
Системы SCADA обычно оснащаются распределенной базой данных, часто называемой базой данной тэгов. Эта база содержит элементы данных, названные тэгами или точками. Точка представляет собой единичный ввод или вывод, значения которого контролируют или регулируют в системе. Точки могут быть или аппаратной (hard) или программной (soft). Аппаратная («hard») точка представляет собой фактический ввод или вывод в пределах системы, в то время как точка «soft» — результат математических и логических операций с другими точками. (Большинство реализаций систем снимает концептуальное различие между «soft» и «hard» точками, делая каждое свойство в выражении точкой «soft», которая может, в самом простом случае, равняться единичной аппаратной точке). Точки обычно сохраняются как пары значения-штамп_времени: значение, и штамп времени — то время, когда событие было зарегистрировано или вычислено. Серия пар значение-штамп_времени представляет собой хронологию данной точки. Также распространено сохранение дополнительных метаданных с тэгами, такими как путь до полевого устройства или регистра ПЛК, комментарии во время разработки, и сигнальная информация.
SCADA-системы решают ряд задач:
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения[2], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.
Под термином WebSCADA, как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web-технологий.
Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента.
Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы — ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet/Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP-страницей. Примерами таких SCADA систем могут служить индонезийская IntegraXor (в России продается с конца 2010г.). Однако на данном этапе развития WebSCADA еще не достигло уровня широкого промышленного внедрения, т.к. существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинтсве случаев Web интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.
www.wreferat.baza-referat.ru
АННОТАЦИЯ
Цель реферата – отразить основные особенности технологии SCADA и ее роль в современном мире, описать насколько важны сетевые технологии в системах под управление SCADA и как они применяются.
Задачи реферата – изучить, что такое SCADA технология и почему он нашла применения в различных системах управления. Показать наиболее успешные примеры использования технологии. Проанализировать ее основные возможности и характеристики. Проследить связь сетевых технологий сто SCADA системами.
Рассмотрен процесс перехода на SCADA системы, также проиллюстрировано применения таких систем на примерах крупных российских предприятиях. Отражены основные характеристики технологии и то, как сетевые технологии помогают при построение SCADA систем. Сделано заключение о важности организации доступа к данным с помощью сетей предприятия.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
1. АСУ ТП И ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ 6
2. АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИЯХ 12
2.1 АСУ ТП в ОАО «Газпром» 12
2.2 АСУ ТП на "ТЭЦ" 13
2.3 АСУ ТП на ОАО «РЖД» 13
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA 16
3.1 Технические характеристики 16
3.2 Эксплуатационные характеристики 18
3.3 Открытость систем 18
3.4 Стоимостные характеристики 19
4. ОБМЕН ДАННЫМИ В SCADA-СИСТЕМАХ 20
4.1 Организация взаимодействия с контроллерами 20
4.2 Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода 21
5. ДОСТУП К ДАННЫМ 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
БИБЛИОГРАФЧЕСКИЙ СПИСОК 24
Современная автоматизация – это и персональные компьютеры, и контроллеры, и промышленные сети, и, конечно же, программное обеспечение. Программное обеспечение SCADA занимает в этом ряду особое место. Не будет преувеличением сказать, что в последнее десятилетие к этому программному продукту было приковано, пожалуй, самое пристальное внимание специалистов в области автоматизации. И тем более странно, что мало кто из них рискнул высказать свое мнение по этому вопросу (за исключением нескольких десятков статей в специализированных журналах). А ведь обобщенная информация о SCADA-системах очень нужна и специалистам на местах, и новому поколению, делающему первые шаги в мире автоматизации.
На сегодняшний день АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются, по мере эволюции технических средств и программного обеспечения. [http://habrahabr.ru/blogs/infosecurity/105375/]
АРМ – автоматизированные рабочие места;
АСУ – автоматизированная система управления;
АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом;
АЭС – атомная электростанция;
ГИС – геоинформационные системы;
ГПЗ – газоперерабатывающий завод;
ГСМ – горюче-смазочные материалы;
ГЭС –гидро-электро станция;
КИПиА - контрольно-измерительные приборы и автоматика;
ОС – операционная система;
ПАЗ – противоаварийная автоматическая защита;
ПК – персональный компьютер;
ПЛК - программируемый логический контроллер;
ПО – программное обеспечение;
САПР – система автоматического проектирования;
РЖД – Российские железные дороги;
РСУ – распределенная система управления;
ТЭС – тепло-электро станция;
ТЭЦ – тепло-электро централь;
DDE – dynamic data exchange;
GUI – graphic users interface;
HMI/MMI – humain/man machine interface;
OLE - OLE for process control
SCADA - supervisory control and data acquisition.
Современные АСУ ТП, применяемые на опасных производствах и предприятиях (химическая, нефтехимическая промышленности, ГЭС, ТЭС, АЭС и т.д.), как правило, состоят из распределенной системы управления (РСУ) и системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ).
РСУ представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из следующих элементов:
Рис. 1. Контрольно-измерительные приборы и автоматика [http://habrahabr.ru/blogs/infosecurity/105375/]
Рис.2. Программируемый логический контроллер [http://habrahabr.ru/blogs/infosecurity/105375/]
Рис.3. Человеко-машинный интерфейс [http://habrahabr.ru/blogs/infosecurity/105375/]
Основная задача ПАЗ — перевод производства в безопасное состояние, при возникновении каких-либо проблем в работе РСУ (выход технологических процессов за установленные границы, отказ оборудования, нештатные ситуации). Как правило, система ПАЗ получает данные от дублированных датчиков и управляет резервированным оборудованием. У системы ПАЗ нет станций оператора, есть только инженерная станция, с помощью которой выполняется конфигурирование ПЛК системы ПАЗ. Со станций оператора РСУ можно видеть как работает система ПАЗ, но нельзя ей управлять. Конечное оборудование не зависит от оборудования РСУ, к примеру, если на трубопроводе заклинил клапан РСУ, то отработает отсекатель системы ПАЗ.
Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.
Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.
От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.
Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.
Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.
Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко-машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).
Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи. Таким подходом стала SCADA-система, принципиально новое решение в управлении технологическим процессом.
Концепция SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решение задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.
Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI – Humain/Man Machine Interface) (Рис.4), предоставляемого SCADA-системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д. повышают эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводят к минимуму его критические ошибки при управлении.
Концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка и управление в реальном времени, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сокращение сроков разработки проектов по автоматизации и прямых финансовых затрат на их разработку.
В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложным динамическими системами (процессами).
SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня (контроллеров), так как представляют большой набор драйверов или серверов ввода/вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня.
Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область их применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.
В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Суть способа оперативно-диспетчерского управления заключается в том, что некоторой системой управляет группа специально обученных людей. Каждый специалист из этого персонала следит за отдельным элементом всей системы и изменения в системе должны происходить согласованно. Изменения производятся под руководством главного диспетчера на специальных щитах управления. Применение данного способа требует привлечения большого количества квалифицированных специалистов, а также их безошибочного взаимодействия между собой, т.е. группа диспетчеров должна действовать командно и целостно. Ошибка одного из членов персонал могла бы привести к плохим последствиям. Поэтому появилась необходимость объединить систему в одно целое и отдать ее под управления одного человека. Так появилось принципиально новое решение – SCADA. Переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться позднее . К трудностям освоения в России новой информационной технологии – SCADA-систем – относятся как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах.
Рис.4. HMI/MMI – Humain/Man Machine Interface [http://habrahabr.ru/blogs/infosecurity/105375/]
В мире насчитываются не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Наиболее популярныеиз них приведены ниже:
myunivercity.ru
SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например на C++), так и сгенерирован в среде проектирования.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения[2], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.
SCADA-системы решают следующие задачи:
§ Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
§ Обработка информации в реальном времени.
§ Логическое управление.
§ Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
§ Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
§ Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
§ Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
§ Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
§ Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:
§ Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счетчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
§ Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
§ Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
§ Система логического управления — программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
§ База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
§ Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
§ Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
§ Внешние интерфейсы — стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т. д.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а так же следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендови другой аналитической обработки накопленных данных.
www.ronl.ru
Размещено на
Содержание:
1. Введение
2. АСУ ТП и диспетчерское управление
3. Компоненты систем контроля и управления и их назначение
4. Технические характеристики
5. Открытость систем
6. Эксплуатационные характеристики
7. Графические средства InTouch
8. Объекты и их свойства
9. Заключение
10. Список литературы
1. Введение
Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition - система сбора данных и оперативного диспетчерского управления) является основным и в настоящее время остается наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. Именно на принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в космической и военной областях, в различных государственных структурах. SCADA - процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера).
Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.
Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.
· Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
· Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
· Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.
От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.
Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.
От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.
Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.
Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.
Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.
В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).
Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.
Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.
Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.
· Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:
o сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
o управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
o решение задач автоматического логического управления и др.
Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления
Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.
В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.
К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.
Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.
Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.
К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.
· Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис. 1). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентрат...
www.tnu.in.ua
